專利名稱：一種電流模靈敏放大器及具有該靈敏放大器的存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及放大器領域，更具體地說，涉及一種電流模靈敏放大器及具有該靈敏放大器的存儲器。
背景技術：
電流模靈敏放大器是存儲器的讀取路徑關鍵電路之一，它的作用是對存儲單元進行讀取，并與參考存儲單元進行比較，并輸出比較結果。現(xiàn)有技術經(jīng)典的電流模靈敏放大器包括反饋鉗位電路和電流比較器。反饋鉗位電路的輸入端與存儲單元相連，為存儲單元提供偏置電壓vra，以得到流經(jīng)存儲單元的電流IMC，反饋鉗位電路的輸出端與電流比較器的同相輸入端相連，以便將所述電流Isc傳輸入電流比較器；電流比較器的反相輸入端與參考存儲單元相連，將從參考存儲單元處獲取的電流Imec與所述電流Isc進行比較，輸出比較結果， 所述輸出的比較結果為邏輯“0”或邏輯“ 1 ”。目前，在表征存儲器讀取分辨“0”和“ 1，，的能力方面，一般通過讀取裕度(Read Margin)來判斷。其中，讀取裕度可以定義為在給定偏置電壓下，貯存“0”和“ 1，，兩種信息的存儲單元的飽和電流之間的差值。存儲器的讀取裕度越大，其讀取“0”和“ 1，，的分辨能力越強，反之則越弱。發(fā)明人在對現(xiàn)有的電流模靈敏放大器進行研究時，發(fā)現(xiàn)電流模靈敏放大器在協(xié)助存儲器進行讀取存儲器時，讀取裕度會反映出變化不同的情況。參照圖1，圖1為現(xiàn)有技術中存儲單元的偏置電壓與飽和電流的關系曲線圖。如圖1所示，乂1()表示反饋鉗位電路向存儲單元提供的偏置電壓，Ids表示“0”和“1”存儲單元在偏置電壓Vm下的飽和電流。可以看出，在偏置電壓VIQ，下，讀取裕度為Idsl，減IdsO，;在偏置電壓Viq”下，讀取裕度為Idsl” 減IdsO”；其中，Idsl，減IdsO，不等于Idsl”減IdsO，，?，F(xiàn)有的電流模靈敏放大器在協(xié)助存儲器進行讀取裕度時，讀取裕度變化不同，這將影響存儲器讀取“0”和“ 1，，的分辨能力。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種電流模靈敏放大器及具有該靈敏放大器的存儲器，以解決現(xiàn)有的電流模靈敏放大器在協(xié)助存儲器進行讀取裕度時，讀取裕度變化不同的問題， 實現(xiàn)讀取裕度維持相等或近似相等。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種電流模靈敏放大器，包括溫度補償單元，反饋鉗位電路和電流比較器；所述反饋鉗位電路包括第一反相器，所述第一反相器為帶偏置補償?shù)姆聪嗥鳎凰鰷囟妊a償單元，用于提供具有預設溫度系數(shù)的補償電流Ibias，將所述補償電流Ibias傳輸入所述第一反相器的偏置輸入端；所述反饋鉗位電路的輸入端與存儲單元相連，用于為所述存儲單元提供偏置電壓 V10,以得到流經(jīng)所述存儲單元的電流Isc,所述偏置電壓Vra為所述第一反相器的鉗位節(jié)點電壓，所述第一反相器的鉗位節(jié)點電壓Vm與其NMOS管的柵源電壓Ves正向相關，所述反饋鉗位電路的輸出端與所述電流比較器的同相輸入端相連，以便將所述電流Ik輸入所述電流比較器； 所述電流比較器的反相輸入端與參考存儲單元相連，用于獲取所述參考存儲單元內的電流I·，將所述電流Ik與所述電流Imec進行比較，輸出電流差信號。 優(yōu)選的，所述溫度補償單元根據(jù)公式f m X Vos =
.bias
2 Un Cox L
I^ + fm提供所述
補償電流Ibias ；其中，Un為所述第一反相器中MOS載流子遷移率，Cox為所述第一反相器MOS 管的柵極氧化電容，W為所述第一反相器MOS管的柵寬，L為所述第一反相器MOS管的柵長， Vth為所述第一反相器的翻轉閾值。優(yōu)選的，在預設溫度變化范圍內，所述補償電流Ibias的補償量等于或近似于所述 Vth的變化量以及所述Un的變化量。優(yōu)選的，所述溫度補償單元包括溫度補償電流源和電流鏡像電路；所述溫度補償電流源，用于提供所述補償電流Ibias，所述溫度補償電流源的電流輸出端與所述電流鏡像電路的輸入端相連；所述電流鏡像電路的輸出端與所述第一反相器的偏置輸入端相連，用于將所述補償電流Ibias鏡像到所述第一反相器。優(yōu)選的，所述電流鏡像電路包括第一 NMOS管和第二 NMOS管；所述第一 NMOS管的漏極與所述溫度補償電流源的電流輸出端相連，源極與供電電源相連，柵極與所述第二 NMOS管的柵極相連；所述第二 NMOS管的源極與所述供電電源相連，漏極與自身柵極相連；所述第二 NMOS管的漏極還與所述第一反相器的偏置輸入端相連。優(yōu)選的，所述反饋鉗位電路包括所述第一反相器，第三NMOS管和第四NMOS管；所述第一反相器的偏置輸入端接收所述溫度補償單元傳輸入的所述補償電流 Ibias，輸入端與所述第三NMOS管的源極相連，輸出端與所述第三NMOS管的柵極相連；所述第三NMOS管的源極與所述存儲單元相連，以獲取所述電流Isc,漏極與所述電流比較器的同相輸入端相連，以將所述電流Isc傳輸入所述電流比較器；所述第四NMOS管的源極與所述第三NMOS管的源極相連，漏極與所述供電電源相連，柵極輸入一預充信號。優(yōu)選的，所述電流比較器包括第五NMOS管，第六NMOS管，第七NMOS管和第八 NMOS 管；所述第五NMOS管的漏極與所述第三NMOS管的漏極相連，以接收所述電流IMC，源極與所述供電電源相連，柵極與自身漏極相連；所述第六NMOS管的柵極與所述第五NMOS管的柵極相連，源極與所述供電電源相連，漏極與所述第七MOS管的漏極相連；所述第五匪OS管與所述第六NMOS管組成電流鏡像電路，所述電流Imc由所述第五 NMOS管的漏極鏡像到所述第六NMOS管的漏極；所述第八NMOS管的漏極與所述參考存儲單元相連，以獲取所述電流I·，其源極接地，柵極與自身漏極相連；所述第七NMOS管的柵極與所述第八NMOS管的柵極相連，源極接地，漏極與所述第CN 102420005 A
說明書
3/6頁
六NMOS管的漏極相連；所述第七NMOS管與所述第八NMOS管組成電流鏡像電路，所述電流Imec由所述第八NMOS管的漏極鏡像到所述第七NMOS管的漏極；所述第六NMOS管的漏極與所述第七NMOS管的漏極接于一公共點，以在所述公共點上，對所述電流Isc與所述電路I·進行比較，輸出比較后的電流誤信號。優(yōu)選的，所述電流模靈敏放大器還包括 輸出整形電路，用于對所述電流比較器輸出的電流差信號進行波形整理。優(yōu)選的，所述輸出整形電路包括第二反相器和第三反相器；所述第二反相器的輸入端與所述電流比較器的輸出端相連，用于對所述電流差信號進行模數(shù)轉換；所述第三反相器的輸入端與所述第二反相器的輸出端相連，用于增加驅動能力以處理所述模數(shù)轉換后的電路差信號。本發(fā)明還提供一種存儲器，所述存儲器包括上述所述的電流模靈敏放大器。通過以上技術方案，可以看出本發(fā)明實施例通過在反饋鉗位電路內設置帶偏置補償?shù)牡谝环聪嗥鳎沟盟龅谝环聪嗥鞯你Q位節(jié)點電壓Vm與其NMOS管的柵源電壓Ves正向相關，同時引入溫度補償單元，以提供預設溫度系數(shù)的補償電流Ibias對所述柵源電壓Ves進行溫度補償，減小所述柵源電壓Ves隨溫度的變化量，使所述Ves趨于穩(wěn)定，從而限制與所述 Ves正向相關的鉗位節(jié)點電壓Vm的變化，進而使得存儲器讀取裕度維持相等或近似相等，確保了存儲器讀取“0”和“1”的分辨能力。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有技術中存儲單元的偏置電壓與飽和電流的關系曲線圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種電流模靈敏放大器的模塊框圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的另一種電流模靈敏度放大器的模塊框圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的一種電流模靈敏放大器的電路圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種電流模靈敏放大器的電路圖。
具體實施例方式發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電流模靈敏放大器內的鉗位電壓Vra會受溫度變化的影響，從而使得存儲器反映出變化不同的讀取裕度，具體為反饋鉗位電路中的反相器起到鉗位節(jié)點電壓的作用，且該鉗位電壓Vm為反饋鉗位電路提供給存儲單元的偏置電壓；在現(xiàn)有電流模靈敏放大器中，鉗位電壓Vm與反相器的翻轉閾值Vth正向相關，而反相器的翻轉閾值Vth隨著溫度的變化會發(fā)生漂移，致使鉗位電SVra跟隨變化，從而使得存儲單元的偏置電壓發(fā)生變化，進而造成存儲器反映出變化不同的讀取裕度的情況。本發(fā)明實施例提供一種采用溫度補償讀取裕度的電流模靈敏放大器，通過溫度補償?shù)姆绞剑瑴p少電流模靈敏放大器的鉗位電壓Vra受溫度變化的影響，實現(xiàn)存儲器讀取裕度維持相等或近似相等。下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖2為本發(fā)明實施例提供的一種電流模靈敏放大器的模塊框圖。參照圖2，所述電流模靈敏放大器包括溫度補償單元100，反饋鉗位電路200和電流比較器300 ；其中，反饋鉗位電路200包括第一反相器II，第一反相器Il為帶偏置補償?shù)姆聪嗥鳌７答併Q位電路 200的輸入端與存儲單元400相連，存儲單元400為被讀取存儲單元，電流比較器300的反相輸入端與參考存儲單元500相連。溫度補償單元100，用于提供具有預設溫度系數(shù)的補償電流Ibias，將所述補償電流 Ibias傳輸入反饋鉗位電路200內的第一反相器Il的偏置輸入端。反饋鉗位電路200的輸入端與存儲單元400相連，用于為存儲單元400提供偏置電壓VM，以得到流經(jīng)存儲單元400的電流Ικ，所述偏置電壓Vra為第一反相器Il的鉗位節(jié)點電壓，反饋鉗位電路200的輸出端與電流比較器300的同相輸入端相連，以便將得到的電流Isc輸入電流比較器300。電流比較器300的反相輸入端與參考存儲單元500相連，用于獲取參考存儲單元 500內的電流Imec,將電流Isc與電流Imk進行比較，輸出電流差信號；其中，若電流Ik大于電流I·，則電流比較器300的輸出電流差信號判定為高電平；反之，則電流比較器300的輸出電流差信號判定為低電平。上述技術方案中，反饋鉗位電路200引入了帶偏置補償?shù)牡谝环聪嗥鱅I，第一反相器Il起到鉗位節(jié)點電壓的作用，使得鉗位電壓Vra與第一反相器器Il中NMOS的柵源電壓Ves正向相關，改變現(xiàn)有技術中偏置電壓Vm與翻轉閾值Vth正向相關的情況；同時將溫度補償單元100提供的補償電流Ibias傳輸入第一反相器Il的偏置輸入端，使得第一反相器Il 中的NMOS的柵源電壓Ves得到溫度補償，減小了 Ves隨溫度的變化，從而減下了 Vra的變化， 進而實現(xiàn)讀取裕度維持相等或近似相等。其中，Ves的補償原理可由MOS期間飽和區(qū)傳輸特性推導如下
權利要求
1.一種電流模靈敏放大器，其特征在于，包括溫度補償單元，反饋鉗位電路和電流比較器；所述反饋鉗位電路包括第一反相器，所述第一反相器為帶偏置補償?shù)姆聪嗥?；所述溫度補償單元，用于提供具有預設溫度系數(shù)的補償電流Ibias，將所述補償電流Ibias 傳輸入所述第一反相器的偏置輸入端；所述反饋鉗位電路的輸入端與存儲單元相連，用于為所述存儲單元提供偏置電壓VM， 以得到流經(jīng)所述存儲單元的電流Ικ，所述偏置電壓Vm為所述第一反相器的鉗位節(jié)點電壓， 所述第一反相器的鉗位節(jié)點電壓Vra與其NMOS管的柵源電壓Ves正向相關，所述反饋鉗位電路的輸出端與所述電流比較器的同相輸入端相連，以便將所述電流Ik輸入所述電流比較器；所述電流比較器的反相輸入端與參考存儲單元相連，用于獲取所述參考存儲單元內的電流I·，將所述電流Ik與所述電流Imec進行比較，輸出電流差信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述溫度補償單元根據(jù)公式
3.根據(jù)權利要求2所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，在預設的溫度變化范圍內， 所述補償電流Ibias的補償量等于或近似于所述Vth的變化量以及所述Un的變化量。
4.根據(jù)權利要求1所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述溫度補償單元包括溫度補償電流源和電流鏡像電路；所述溫度補償電流源，用于提供所述補償電流Ibias，所述溫度補償電流源的電流輸出端與所述電流鏡像電路的輸入端相連；所述電流鏡像電路的輸出端與所述第一反相器的偏置輸入端相連，用于將所述補償電流Ibias鏡像到所述第一反相器。
5.根據(jù)權利要求4所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述電流鏡像電路包括第一 NMOS管和第二 NMOS管；所述第一 NMOS管的漏極與所述溫度補償電流源的電流輸出端相連，源極與供電電源相連，柵極與所述第二 NMOS管的柵極相連；所述第二 NMOS管的源極與所述供電電源相連，漏極與自身柵極相連；所述第二 NMOS管的漏極還與所述第一反相器的偏置輸入端相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述反饋鉗位電路包括所述第一反相器，第三NMOS管和第四NMOS管；所述第一反相器的偏置輸入端接收所述溫度補償單元傳輸入的所述補償電流Ibias，輸入端與所述第三NMOS管的源極相連，輸出端與所述第三NMOS管的柵極相連；所述第三NMOS管的源極與所述存儲單元相連，以獲取所述電流Isc,漏極與所述電流比較器的同相輸入端相連，以將所述電流Isc傳輸入所述電流比較器；所述第四NMOS管的源極與所述第三NMOS管的源極相連，漏極與所述供電電源相連，柵極輸入一預充信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述電流比較器包括第五匪OS管，第六匪OS管，第七匪OS管和第八匪OS管；所述第五NMOS管的漏極與所述第三NMOS管的漏極相連，以接收所述電流Ικ，源極與所述供電電源相連，柵極與自身漏極相連；所述第六NMOS管的柵極與所述第五NMOS管的柵極相連，源極與所述供電電源相連，漏極與所述第七MOS管的漏極相連；所述第五NMOS管與所述第六NMOS管組成電流鏡像電路，所述電流IMC由所述第五 NMOS管的漏極鏡像到所述第六NMOS管的漏極；所述第八NMOS管的漏極與所述參考存儲單元相連，以獲取所述電流1-，其源極接地， 柵極與自身漏極相連；所述第七NMOS管的柵極與所述第八NMOS管的柵極相連，源極接地，漏極與所述第六 NMOS管的漏極相連；所述第七NMOS管與所述第八NMOS管組成電流鏡像電路，所述電流Imec由所述第八 NMOS管的漏極鏡像到所述第七NMOS管的漏極；所述第六NMOS管的漏極與所述第七NMOS管的漏極接于一公共點，以在所述公共點上， 對所述電流Isc與所述電路I-進行比較，輸出比較后的電流誤信號。
8.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述電流模靈敏放大器還包括輸出整形電路，用于對所述電流比較器輸出的電流差信號進行波形整理。
9.根據(jù)權利要求8所述的電流模靈敏放大器，其特征在于，所述輸出整形電路包括第二反相器和第三反相器；所述第二反相器的輸入端與所述電流比較器的輸出端相連，用于對所述電流差信號進行模數(shù)轉換；所述第三反相器的輸入端與所述第二反相器的輸出端相連，用于增加驅動能力以處理所述模數(shù)轉換后的電路差信號。
10.一種存儲器，其特征在于，所述存儲器包括權利要求1至9任一項所述的電流模靈敏放大器。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種電流模靈敏放大器，包括溫度補償單元，反饋鉗位電路和電流比較器；所述反饋鉗位電路包括帶偏置補償?shù)牡谝环聪嗥?；所述溫度補償單元，用于提供具有預設溫度系數(shù)的補償電流Ibias，將所述補償電流Ibias傳輸入所述第一反相器的偏置輸入端；所述第一反相器的鉗位節(jié)點電壓VIO與其NMOS管的柵源電壓VGS正向相關，所述反饋鉗位電路的輸出端與所述電流比較器的同相輸入端相連，以便將從存儲單元獲取的電流IMC輸入電流比較器；所述電流比較器的反相輸入端與參考存儲單元相連，用于獲取所述參考存儲單元內的電流IMRC，將所述電流IMC與所述電流IMRC進行比較，輸出電流差信號。本發(fā)明提供的電流模靈敏放大器實現(xiàn)了存儲器讀取裕度維持相等或近似相等。
文檔編號G11C7/06GK102420005SQ201110391348
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2011年11月30日
發(fā)明者楊詩洋, 陳嵐, 陳巍巍, 龍爽 申請人:中國科學院微電子研究所